【贏在課堂】2014年高中物理 配套課時訓(xùn)練9 帶電粒子在電場中的運動 新人教版選修3-1

1、課時訓(xùn)練9帶電粒子在電場中的運動1.靜電除塵器是目前普遍采用的一種高效除塵器。某除塵器模型的收塵板是很長的條形金屬板,圖中直線AB為該收塵板的橫截面。工作時收塵板帶正電,其左側(cè)的電場線分布如圖所示;粉塵帶負(fù)電,在靜電力作用下向收塵板運動,最后落在收塵板上。若用粗黑曲線表示原來靜止于P點的帶電粉塵顆粒的運動軌跡,下列4幅圖中可能正確的是(忽略重力和空氣阻力)()答案:A解析:因粉塵帶負(fù)電,故帶電粉塵所受靜電力的方向與電場線的切線方向相反,軌跡上任何一點的切線方向為運動方向,若粒子做曲線運動,軌跡應(yīng)出現(xiàn)在速度方向和靜電力的方向所夾的區(qū)域內(nèi)。從軌跡上找?guī)讉€點判斷一下,只有A項符合。故A項正確。2.如

2、圖所示,在電場強度為E、方向水平向右的勻強電場中,A、B為一豎直線上的兩點,相距為l,外力F將質(zhì)量為m、帶電荷量為-q(q>0)的微粒從A點勻速移到B點,重力不能忽略,則下面說法中正確的是()A.外力的方向水平向右B.外力的方向豎直向上C.外力的大小等于qE+mgD.外力的大小等于答案:D解析:分析微粒受力,重力mg、靜電力qE、外力F,由于微粒做勻速運動,三個力的合力為零,外力的大小和重力與靜電力的合力大小相等,F=,F的方向應(yīng)和重力與靜電力的合力方向相反,選項D正確。3.三個粒子在同一地點沿同一方向垂直飛入偏轉(zhuǎn)電場,出現(xiàn)了如圖所示的運動軌跡,由此可判斷()A.在B飛離電場的同時,A剛

3、好打在負(fù)極板上B.B和C同時飛離電場C.進(jìn)入電場時,C的速度最大,A的速度最小D.動能的增加值C最小,A和B一樣大答案:ACD解析:由題意知,三個粒子在電場中的加速度相同,A和B有相同的偏轉(zhuǎn)位移y,由公式y(tǒng)=at2得,A和B在電場中運動時間相同,由公式v0=得vB>vA,同理,vC>vB,故三個粒子進(jìn)入電場時的初速度大小關(guān)系為vC>vB>vA,故A、C正確,B錯誤;由題圖知,三個粒子的偏轉(zhuǎn)位移大小關(guān)系為yA=yB>yC,由動能定理可知,三個粒子的動能增加值為C最小,A和B一樣大,D正確。4.如圖所示,水平放置的平行板間的勻強電場正中間的P點有一個帶電微粒正好處于靜

4、止?fàn)顟B(tài),如果將平行帶電板改為豎直放置,帶電微粒的運動將是()A.繼續(xù)保持靜止?fàn)顟B(tài)B.從P點開始做自由落體運動C.從P點開始做平拋運動D.從P點開始做初速度為零、加速度為g的勻加速直線運動答案:D解析:對微粒進(jìn)行受力分析可知:mg=Eq若將平行板改為豎直,則微粒受力F=mg所以微粒將做勻加速直線運動,a=g。5.光滑水平面上有一邊長為l的正方形區(qū)域處在電場強度為E的勻強電場中,電場方向與正方形一邊平行。一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球由某一邊的中點,以垂直于該邊的水平初速度v0進(jìn)入該正方形區(qū)域。當(dāng)小球再次運動到該正方形區(qū)域的邊緣時,具有的動能可能為()A.0B.qElC.D.qEl答案:ABC解析

5、:由題意知,小球從進(jìn)入電場至穿出電場時可能存在下列三種情況:從穿入處再穿出時,靜電力不做功,C項對;從穿入邊的鄰邊穿出時,靜電力做正功W=Eq·,由功能關(guān)系知B項對;從穿入邊的對邊穿出時,若靜電力做負(fù)功,且功的大小等于,則A項對;而靜電力做正功時,不可能出現(xiàn)W=Eql,D項錯。6.如圖所示是一個說明示波管工作原理的示意圖,電子經(jīng)電壓U1加速后垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場,離開電場時的偏轉(zhuǎn)量是h,兩平行板間的距離為d,電勢差為U2,板長為l。為了提高示波管的靈敏度(每單位電壓引起的偏轉(zhuǎn)量),可采用的方法是()A.增大兩板間的電勢差U2B.盡可能使板長l短些C.盡可能使板間距離d小一些D.使加速電壓

6、U1升高一些答案:C解析:電子的運動過程可分為兩個階段,即加速和偏轉(zhuǎn)。分別根據(jù)兩個階段的運動規(guī)律,推導(dǎo)出靈敏度()的有關(guān)表達(dá)式,然后再判斷選項是否正確,這是解決此題的基本思路。電子經(jīng)電壓U1加速有:eU1=,電子經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場的過程有:l=v0t,h=at2=t2=。由以上各式可得。因此要提高靈敏度,若只改變其中的一個量,可采取的辦法為增大l,或減小d,或減小U1。所以本題的正確選項為C。7.一個電子以4.0×107m/s的初速度沿電場線方向射入電場強度為2.5×104N/C的勻強電場中,問:這個電子在電場中能前進(jìn)多遠(yuǎn)?用的時間是多少?這段距離上的電勢差是多少?(電子質(zhì)量m=

7、0.91×10-30kg)答案:0.182 m9.1×10-9s4.55×103V解析:電子在電場中做勻減速直線運動,由牛頓第二定律得電子的加速度a=電子在電場中前進(jìn)的時間t=電子在電場中前進(jìn)的距離x=at2由解得x=0.182 m,t=9.1×10-9s這段距離上的電勢差U=Ex=4.55×103V。8.如圖所示是示波器的示意圖,豎直偏轉(zhuǎn)電極的極板長l1=4 cm,板間距離d=1 cm。板右端距離熒光屏l2=18 cm,(水平偏轉(zhuǎn)電極上不加電壓,沒有畫出)電子沿中心線進(jìn)入豎直偏轉(zhuǎn)電場的速度是v=1.6×107 m/s,電子電荷量e=1.6×10-19C,質(zhì)量m=0.91×10-30 kg。要使